《自動控制原理》獨立設課實驗指導書實驗一典型環節的模擬研究一．實驗目的1．通過搭建典型環節模擬電路，熟悉并掌握自動控制綜合實驗臺的使用方法。2．熟悉各種典型環節的的階躍響應。3．研究參數變化對典型環節階躍響應的影響。4．掌握ACES軟件的使用方法。二．實驗儀器1．ACES自動控制綜合實驗臺2．計算機3．ACES軟件三．實驗內容1．觀察比例環節的階躍響應曲線U(s)典型比例環節模擬電路如圖1-1所示，比例環節的傳遞函數為：0U(s)i=K圖1-1典型比例環節模擬電路（1）比例系數（放大倍數）選取：A．當K=1、K=2、K=5時，分別觀測階躍響應曲線，并記錄輸入信號輸出信號波形；B．比例放大倍數K=R2/R1；（2）階躍信號設置：階躍信號的幅值選擇1伏（或5伏）（3）連接虛擬示波器：A．將輸入階躍信號用排題線與示波器通道CH1相連接；BA2OUT2CH2相連接。（4）2．觀察積分環節的階躍響應曲線U(s)1典型積分環節模擬電路如圖1-2所示，積分環節的傳遞函數為：0=U(s)TSi第1頁共6頁《自動控制原理》獨立設課實驗指導書圖1-2典型積分環節模擬電路（1）積分時間常數T選取：A．T=1T=0.2秒，T=0.1秒；B．T=1=R1*C1=100K*10UF，T=0.2=R1*C1=100K*2UF，T=0.1秒=R1*C1=100K*1UF。（2）輸入階躍信號，通過虛擬示波器觀測輸出階躍響應曲線并進行記錄。C1中的電量，保證積分環節模擬電路對下一次的階躍信號產（3）0伏，觀察示波器輸入信號在0伏準備位置；5~1013．觀察比例積分環節的階躍響應曲線U(s)1比例積分環節的傳遞函數為：0=K+U(s)TSi當K=1時，分別觀察T=1，T=0.2,T=0.1的階躍響應曲線。[注意]：在開環狀態下，如果典型環節中有積分環節，就要放電。可參考積分環節4．觀察微分環節的階躍響應曲線U(s)典型微分環節模擬電路如圖1-3所示，微分環節的傳遞函數為：0U(s)i=TS第2頁共6頁《自動控制原理》獨立設課實驗指導書圖1-3典型微分環節模擬電路（1）微分時間常數T=1T=0.2秒，T=0.1秒；（2）R1=0,C1和R2T確定5．觀察比例微分環節的階躍響應曲線U(s)比例微分環節的傳遞函數為：0U(s)i=K+TS)參數：K=1，T=1；K=1T=0.2;K=2，T=1。6．觀察比例微分積分環節的階躍響應曲線U(S)1比例微分積分環節的傳遞函數為：0=K++TSpdU(S)TSii參數：(1)K（p）=1，T(i)=1,T(d)=1；(2)K（p）=1，T(i)=0.2,T(d)=1；(3)K（p）=1，T(i)=0.1,T(d)=1。7．觀察慣性環節的階躍響應曲線U(s)K典型慣性環節模擬電路如圖1-4示，慣性環節的傳遞函數為：0=U(s)TS+1i圖1-4型慣性環節模擬電路慣性環節時間常數T=1秒，T=0.2T=0.1秒四．實驗結果1.將實驗記錄數據記在表1-1中2.繪出各種典型環節理想的和實測的階躍響應曲線第3頁共6頁《自動控制原理》獨立設課實驗指導書表1-1典型環節理想階躍響應曲線實測階躍響應曲線K=1比例環節K=2K=5T=1積分環節T=0.2T=0.1K=1T=1比例積K=1分T=0.2環節K=1T=0.1微分T=1環第4頁共6頁《自動控制原理》獨立設課實驗指導書節T=0.2T=0.1K=1T=1比例微K=1分T=0.2環節K=2T=0.1比例微分積分環節T=1慣性環節T=0.2T=0.1第5頁共6頁《自動控制原理》獨立設課實驗指導書五、思考題1.在圖1-中比例放大器A1A1輸出信號和輸入信號相反，若想同方向觀測比較輸出信號和輸入信號應采取什么措施？2.慣性環節什么情況下近似為積分環節？什么情況下近似為比例環節？能否通過實驗來驗證。3.1）如何調整所觀察波形在顯示屏上的位置？根據什么原理？（2Y軸的大小？根據什么原理？（3X軸方向展開或壓縮所觀察的信號？根據什么原理？4.如何通過實驗測定慣性環節的時間常數？